Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Газораспределительный механизм | Устройство автомобиля

 

Газораспределительный механизм, управляя открытием и закрытием клапанов, обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Этот механизм может быть с нижним (на старых моделях) и верхним расположением клапанов (на двигателях современных конструкций). Рассмотрим схему работы газораспределительного механизма современного двигателя (рис.1).

Рис.1. Схема газораспределительного механизма:
1 – кулачок, 2 – толкатель, 3 – штанга, 4 – коромысло, 5 – пружина, 6 – стержень, 7 – головка клапана.

При вращении распределительного вала (вал приводится во вращение коленчатым валом через пару шестерен или цепной передачей) его кулачок 1 своей выступающей частью набегает на толкатель 2, который, перемещаясь вверх, поднимает штангу 3. Штанга, в свою очередь, действуя на один конец коромысла 4, поворачивает ее вокруг своей оси, при этом второй конец коромысла нажимает на стержень клапана 6 и, преодолевая сопротивление пружины 5, открывает его.

При открытом клапане внутренняя полость цилиндра сообщается с впускным или выпускным трубопроводом (в зависимости от того, какой клапан открыт). Как только кулачок своей выступающей частью минует толкатель, клапан в силу упругости своей пружины возвратится в первоначальное положение, закрыв полость цилиндра.

Чтобы за время полного рабочего цикла (два оборота коленчатого вала) распределительный вал открыл по одному разу каждый клапан двигателя за один его оборот, диаметр шестерни привода (звездочки) распределительного вала должен быть в два раза больше коленчатого вала.

При установке шестерен или звездочки распределения их совмещают по установочным меткам на их зубьях.

Когда мы рассматривали рабочий цикл двигателя, для простоты изложения условно приняли, что клапаны открываются и закрываются тогда, когда поршни находятся в мертвых точках. В действительности же они открываются с некоторым опережением, а закрываются с запаздыванием. Эти отклонения в открытии и закрытии клапанов от положения поршней в мертвых точках называются фазами газораспределения.

Необходимы они для лучшего заполнения цилиндров горючей смесью и очистки от отработавших газов.

На рисунке 2 представлены детали газораспределительного механизм а двигателя АЗЛ К-412.

Рис.2. Детали газораспределительного механизма двигателя АЗЛК-412:
1 – болт, 2 – планка, 3 – звездочка, 4 – штифт, 5 – распределительный вал, 6 – винт, 7 – установочный фланец, 8 – шайба, 9 – втулка, 10 – коромысло, 11 – колпачок, 12 – сухарики, 13 – наконечник клапана, 14, 15, 18 – упорные шайбы, 16 – внутренняя пружина, 17 – наружная пружина, 19 – направляющая втулка, 20 – седло клапана, 21 – клапан.

Распределительный вал открывает клапаны согласно порядку работы цилиндров двигателя. Его штампуют из стали или отливают из легированного чугуна. Он имеет опорные шейки, эксцентрик для привода топливного насоса, шестерню для привода масляного насоса, кулачки. Число кулачков на распределительном вале соответствует числу клапанов двигателя. Распределительный вал вращается в стальных втулках, залитых баббитом.

Толкатели служат промежуточным звеном между штангами и кулачками распределительного вала.

Штанги передают усилия от толкателей к коромыслам. Их изготовляют в основном из дюралюминиевых трубок и в обоих концах впрессовывают стальные наконечники.

Коромысла – последнее звено для открытия клапана. Их штампуют из стали.

Клапаны обеспечивают необходимую герметичность цилиндров. На каждый цилиндр приходится по два клапана – впускной и выпускной. Так как клапаны работают в условиях высокой температуры (в особенности выпускной), изготовляют их из легированных сталей. Клапан состоит из головки с конической фаской, плотно прилетающей к седлу клапана, и стержня. Клапаны перемешаются в направляющих втулках, запрессованных в головку цилиндров.

Пружина обеспечивает плотное прилегание клапана к седлу. Чтобы обеспечить плотную посадку клапана в седле при нагреве двигателя, между клапаном и коромыслом оставляют тепловой зазор. Величина зазоров указана в технической характеристике двигателя.

Порядок работы цилиндров двигателя – это последовательность чередования одноименных тактов через равные промежутки времени. Зависит он от расположения шатунных шеек коленчатого вала и кулачков распределительного вала. О порядке работы цилиндров двигателя сказано в технической характеристике автомобиля и им должен руководствоваться водитель для того, чтобы правильно присоединять провода высокого напряжения при установке зажигания.

газораспределительный механизм

Смотрите также:

Газораспределительный механизм двигателя

Газораспределительный механизм двигателя

Газораспределительный механизм обеспечивает своевременное поступление в цилиндры топлива, свежего воздуха или горючей смеси и выхой отработавших газов. В четырехтактных двигателях эти процессы осуществляются впускными и выпускными клапанами, установленными на крышке рабочего цилиндра и приводимыми в действие распределительным валом. Распределительный вал соединяется с коленчатым валом через шестеренчатую или цепную передачу. В зависимости от месторасположения газораспределительного вала эти механизмы подразделяются на системы с нижним, верхним и надклапанным расположением распределительного вала.

Двухтактные двигатели, как правило, имеют контурное газораспределение, для чего в цилиндре сделаны окна (щели), открывающиеся и закрывающиеся самим рабочим поршнем, который выполняет функции распределительного золотника. Широкое распространение контурного газораспределения объясняется простотой конструкции.

Однако в некоторых двухтактных двигателях осуществляется прямоточное газораспределение, которое подразделяется на два типа: с клапанно-щелевой и с прямоточно-щелевой продувкой. В двигателях с клапанно-щелевой продувкой отработавшие газы выпускаются через клапаны, установленные на крышке цилиндр!, а подача воздуха осуществляется через окна во втулке. Пря-моточно-щелевая продувка в двигателях с двумя встречно движущимися поршнями осуществляется в одном цилиндре. Она обеспечивает хорошее качество очистки и наполнения цилиндра, а также хорошее смесеобразование.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

На рис. 1 представлено расположение клапанного механизма на крышке цилиндра четырехтактного дизеля 412/14. В каждом цилиндре устанавливаются два клапана: один для впуска воздуха и один для выпуска отработавших газов. Всасывающий и выхлопной клапаны отличаются друг от друга диаметром тарелки: у всасывающего он несколько больше, чем у выпускного. Оба клапана имеют плоскую тарелку, рабочие фаски в них выполнены под углом 45°. Клапаны вставляются в соответствующие гнезда в крышке цилиндров. Стержень клапана движется в чугунной направляющей втулке, запрессованной в крышке цилиндров В верхней части стержень клапана имеет коническую головку, к которой прилегают разрезные сухарики (замок клапана). На сухарики надевается тарелка пружины, клапан которой прижимается к седлу.

На рис. 2 показано устройство клапанов дизелей типов Д6 и Д12. На каждом цилиндре имеется по два впускных и два выпускных клапана. Первые изготовлены из стали, обеспечивающей прочность при работе с ударной нагрузкой, а вторые — из жароупорной стали.

Рис. 1. Расположение клапанов на головке цилиндра дизеля 412/14: 1 — головка, 2—направляющая втулка; 3— клапан; 4 — пружина; 5 — опорная шайба пружины

Зазор между кулачком распределительного валика и клапаном регулируется изменением длины штока клапана. Тарелка пружины имеет внутренние продольные и внешние радиальные шлицы. Первыми она соединяется со штоком клапана, вторыми — с замком, который ввернут в шток. При движении вниз тарелка выводится из шлицевого соединения с замком. Вращая ее, можно установить необходимый зазор между клапаном и затылком кулачка распределительного валика.

Для своевременного открытия и закрытия клапанов движение газораспределительных органов должно быть согласовано сдвижением поршня и вращением коленчатого вала. Передача движения от коленчатого вала к распределительному осуществляется с помощью шестеренчатых или цепных передач. Выбор привода обусловливается конструкцией двигателя, его мощностью, числом оборотов, расположением распределительного вала и т. д.

На рис. 3 представлена схема зубчатых передач четырехтактного быстроходного дизеля 48,5/11. Ведущая шестерня распределительного механизма, закрепленная на коленчатом валу, имеет 25 зубьев. Ведомая шестерня, установленная на распределительном валу, имеет 50 зубьев, благодаря чему число оборотов распределительного вала вдвое меньше, чем коленчатого. Для соединения ведущей и ведомой шестерен между ними установлена промежуточная (паразитная) шестерня, которая не влияет на передаточное число зубчатой передачи. Шестерня стартера при пуске дизеля входит в зацепление с зубчатым венцом маховика. Слева от ведущей шестерни распределительного вала приводится в движение шестерня привода топливного насоса.

На рис. 4 показана конструкция механизма привода клапанов дизеля «Ганц Эндрашик» (8 ЧР 21,6/31). Кулачки распределительного вала нажимают на ролики толкателей. Передача от толкателей к клапанным рычагам обеспечивается посредством вертикальных штанг. Клапанные рычаги воздействуют на общую для двух клапанов траверсу, непосредственно открывающую клапаны. Толкатель-стальной, цементированный.

Рис. 3. Схема зубчатых передач дизеля 48,5/11

Рис. 4. Газораспределительный механизм дизеля «Ганц Эндрашик» (8ЧР 21,6/31): 1 — кронштейн рычага; 2 — гайка штанги; 3 — штанга толкателя; 4 — тарелка пружины; 5 — пружина; 6 — упор; 7 — нижняя опора пружины; в — втулка; 9 — толкатель; 10—палец; 11 — ролик; 12 — штифт; 13 — упор

Рис. 5. Распределительный вал дизеля 6S275

Штанга толкателя представляет собой стальную трубу, которая имеет по концам специальные упоры из легированной стали. После установки необходимого зазора положение верхнего упора фиксируется контргайкой. Рычаги привода клапанов в соответствии с их назначением разделяются на рычаги впуска и рычаги выпуска, причем каждый из них открывает одновременно два клапана. И те и другие рычаги монтируются в кронштейнах, закрепленных на крышках цилиндров.

Распределительный вал открывает в определенной последовательности впускные и выпускные клапаны при помощи имеющихся на нем профилированных кулачных шайб. У нереверсивных дизелей распределительные валы имеют только одинарные кулачные шайбы, а у реверсивных — сдвоенные, переднего и заднего хода для впускных и выпускных клапанов.

Распределительные валы изготовляются из углеродистой стали и имеют по семь опорных шеек. Между опорными шейками на валу закреплены кулачные шайбы.

Кулачные шайбы выпускного и впускного клапанов и топливного насоса у нереверсивных дизелей изготовлены заодно с распределительным валом и расположены в соответствии с фазами газораспределения и порядком работы цилиндров дизеля правого и левого вращения. У этих двигателей регулировка угла опережения подачи топлива осуществляется изменением толщины прокладки под топливными насосами.

Рис. 6. Подшипники распределительного вала дизеля 6S275: 1 — концевой подшипник со стороны передачи; 2 — промежуточный подшипник

У реверсивных дизелей кулачные шайбы выпускного и впускного клапанов и топливного насоса закреплены на распределительном валу.

При набегании ролика штанги на выступ кулачной шайбы клапаны открываются, а при освобождении шайбы под воздействием пружины они закрываются.

Передаточное отношение чисел оборотов распределительного вала к коленчатому в четырехтактных двигателях составляет 1 : 2, так как открытие и закрытие клапанов происходит один раз за два’ оборота коленчатого вала.

Газораспределительный механизм Камаз

Газораспределительный механизм контролирует своевременный поступление воздушного заряда в цилиндры и удаление из них выхлопных газов; состоит из клапанов с пружинами, распределительного вала с шестернями и деталей, передающих движение от вала к клапанам

Коленчатый вал через шестерни вращает распределительный вал 1.

Выступ кулачка вала поднимает толкатель 2 вместе со штоком 4 , коромысло 6 поворачивается на оси и опускает клапан 17, сжимая его пружины 13 и 14.

При дальнейшем вращении вала выступ кулачка выходит из-под толкателя, давление на клапан прекращается и под действием сжатых пружин он поднимается во втулке, плотно закрывая отверстие в головке блока цилиндров.

За один рабочий цикл четырехтактного двигателя, то есть за два оборота коленчатого вала, клапаны должны открывать и закрывать отверстия головки блока цилиндров только один раз. При этом распределительный вал совершает один оборот.

Мощность двигателя зависит от наполнения цилиндров свежим зарядом воздуха, степени очистки их от выхлопных газов.

Для того чтобы в цилиндры поступило больше воздуха, впускной клапан открывается раньше времени, т.е. до прихода поршня в мт

Наполнение цилиндра начинается от всасывающего действия поршня, но под действием инерционного давления в впускной трубопровод, который создается за счет часто повторяющихся ударов.

Клапан впускной закрывается при забывании, т.е. после прихода поршня в в.м. т. е. потому, что воздух по инерции продолжает поступать в цилиндр и давление в нем даже ниже атмосферного.

Выпускной клапан также открывается досрочно, т.е. до окончания рабочего такта, и часть газов под низким давлением выбрасывается из цилиндра.

Это снижает противодавление оставшихся в нем газов, уменьшая мощность, необходимую для их выталкивания.

Выпускной клапан закрывается с задержкой, т.е. после c. м.т., обеспечивающий лучшую очистку камеры сгорания от выхлопных газов.

В какой-то момент оба клапана одновременно открыты.

Происходит так называемое клапанное перекрытие, при котором газы, выходящие из цилиндра, способствуют подсосу воздуха в цилиндр, увеличивая его наполнение.

Продолжительность открытого положения клапанов, выраженная в градусах поворота коленчатого вала, называется фазами газораспределения.

На рис. 1 показана схема таких фаз, из которой видно, при каком положении шатунной шейки относительно мертвых точек клапана открываются и закрываются.

Фазовая диаграмма обеспечивается формой и взаимным расположением кулачков распределительных валов, а также определенным зазором между стержнями клапанов и носками коромысел.

Привод распределительного вала осуществляется от коленчатого вала через шестерни узлов привода. Установка шестерен привода распределительного вала и агрегатов показана на рис. 2.

На конце каждой передачи выбиты метки «О» или риски, совпадение которых необходимо обеспечить при сборке двигателя для обеспечения правильных фаз газораспределения.

Вал распределительный стальной, рабочая поверхность кулачков и шеек подшипников зацементирована и упрочнена токами высокой частоты.

Профиль кулачков неодинаков для впускных и выпускных клапанов.

Распределительный вал установлен в развале блока цилиндров на пяти подшипниках скольжения, которые представляют собой стальные втулки, заполненные антифрикционным сплавом.

Цилиндрическое зубчатое колесо установлено на заднем конце распределительного вала.

Распределительный вал фиксируется от осевого перемещения задним опорным подшипником, установленным в корпусе.

С одной стороны ступица шестерни упирается в торцы корпуса, а с другой стороны упорный буртик задней опорной шейки вала.

Корпус подшипника крепится к стенке блока цилиндров тремя болтами.

Толкатели клапанные стальные полые тарельчатого типа с цилиндрической направляющей частью.

Для улучшения работы пары кулачок-толкатель торец пластины толкателя заварен закаленным чугуном.

Торец толкателя, соприкасающийся со штоком, заканчивается сферическим седлом для упора нижнего конца штока.

Толкатели клапанов установлены в направляющих, привинченных к блоку цилиндров.

Толкатели полые с запрессованными наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний выполнен в виде сферического стакана для упора регулировочного коромысла.

Коромысел представляют собой стальные кованые двуплечие рычаги с штампованными бронзовыми втулками.

Носик длинного рычага коромысла закален до высокой твердости. Для уменьшения хода толкателя и штока, а также для уменьшения сил инерции коромысла выполнены неравнополочными.

В короткое плечо коромысла вкручивается регулировочный винт с контргайкой для установки необходимого зазора между коромыслом и торцом штока клапана.

Коромысел впускных и выпускных клапанов консольно закреплены на осях, выполненных за одно целое с коромыслами.

Шпильки фиксируются штифтами и крепятся к головке шпильками. Смазка подается на каждое коромысло через отверстие в стойке.

Бронзовые втулки служат в качестве подшипников коромысел.

Клапаны изготовлены из жаропрочной стали. Каждый цилиндр имеет один впускной и один выпускной клапан.

Стержни клапанов смешаны в металлокерамических направляющих втулках, запрессованных в головку блока цилиндров. Для улучшения приработки штоки клапанов перед сборкой покрывают графитом.

Штоки смазываются маслом, которое вытекает из мест соединения коромысел с осями и разбрызгивается пружинами клапанов.

Для лучшего наполнения цилиндров свежим воздухом диаметр тарелки впускного клапана больше диаметра тарелки выпускного клапана.

Каждый клапан имеет две спиральные пружины с одинаковым шагом, навитые в противоположных направлениях, для обеспечения высокой резонансной реакции на клапанный механизм.

Разное направление витков наружной и внутренней пружины при поломке одной из них предотвращает попадание ее витков между витками другой.

Нижние концы пружин упираются в головку блока цилиндров через стальную шайбу, верхние концы — в упорную пластину.

Последний упирается в коническую втулку, которая соединена со штоком клапана двумя конусными сухарями.

Разъемное соединение втулка — пластина имеет малое трение при относительном движении, что дает возможность пружинам поворачивать клапаны относительно седел при их сжатии (т.к. пружина при сжатии несколько скручивается).

Этим достигается равномерный износ рабочих поверхностей и одинаковый нагрев клапанов в процессе эксплуатации.

Основными работами при обслуживании кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов являются проверка и при необходимости регулировка зазоров между клапанами и коромыслами, а также прослушивание работающего двигателя для выявления стуков и замена изношенных или сломанных деталей .

Зазор в клапанном механизме должен обеспечивать плотное прилегание клапана к седлу при удлинении штока от нагрева и при оседании головки в седле из-за износа фаски.

О регулировке зазоров клапанов читайте в статье «Как отрегулировать зазоры клапанов Камаз».

В процессе эксплуатации может нарушаться нормальная работа газораспределительного механизма, так как горячие газы разрушают посадочные поверхности клапанных тарелок и их седел, на головках клапанов откладывается нагар.

Это приводит к нарушению герметичности клапана к седлу, вследствие чего возможны утечки газа и перегрев клапана.

Постепенно изнашиваются трущиеся поверхности деталей механизма, нарушается зазор между клапанами и коромыслами. Это приводит к изменению фаз газораспределения.

Наиболее заметный внешний признак неисправности механизма — стук в районе клапанов, шестерен распределительного вала и распределительного вала.

При эксплуатации двигателя детали кривошипно-шатунного механизма работают надежно и не требуют периодического обслуживания.

В результате нарушения правил эксплуатации или небрежной сборки возможны сбои в работе механизма и (или) преждевременный износ его деталей.

Признаком повышенного износа деталей цилиндро-поршневой группы или залегания поршневых колец является повышенный расход картерного масла на угар, дымный выхлоп и интенсивное выделение газов из сапуна.

Состояние подшипников коленчатого вала (зазоров) характеризуется давлением масла в магистрали.

При падении необходимо проверить исправность манометра, фильтров, клапанов, масляного насоса и подводящих магистралей.

Убедившись в исправности перечисленных элементов, вскрывают коренные и шатунные вкладыши и определяют состояние трущихся поверхностей шеек и вкладышей.

Стуки при работе двигателя выслушиваются при разных оборотах коленчатого вала с помощью светоскопа.

Причину их возникновения определяют по некоторым характерным оттенкам стуков в соответствующих зонах их выслушивания.

Повышение энергоэффективности поршневого двигателя на основе использования численного метода формирования законов движения газораспределительных клапанов

Открытый доступ

Проблема

Веб-конференция E3S.

Том 279, 2021

III Международная конференция «Энергоэффективность и энергосбережение в технических системах» (EEESTS-2021)
Номер статьи 01021
Количество страниц) 5
Секция Современные энергоэффективные технологии автоматизации
DOI https://doi.org/10.1051/e3sconf/202127

1

Опубликовано онлайн 01 июля 2021 г.
E3S Web of Conferences 279 , 01021 (2021)

Повышение энергоэффективности поршневого двигателя на основе использования численного метода формирования законов движения газораспределительных клапанов

Васильев Александр 1 90 198 , Юлия Бахрачева 2 * и Евгений Агеев 1

1 Волгоградский государственный технический университет, 1 Кафедра теплотехники и гидравлики, 400005, просп. Ленина, 28, Волгоград, Российская Федерация
2 Волгоградский государственный университет, Институт приоритетных технологий, кафедра информационной безопасности, 400062, просп. Университетский, 100, г. Волгоград, Российская Федерация

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Реферат

Повышение мощностных, экономических и экологических показателей современных двигателей внутреннего сгорания во многом обусловлено совершенствованием система, управляющая процессами газообмена. Его характеристики определяют качество наполнения и очистки цилиндров в различных режимах работы, потери мощности на газообмен и, следовательно, индикаторные и эффективные показатели работы двигателя. Рассмотрены вопросы математического моделирования процессов газообмена в сочетании с исследованием и совершенствованием механизма газораспределения. Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований газообмена тракторного дизеля. Выявлены резервы улучшения газообмена и двигателя в целом на основе выбора оптимальных фаз газораспределения и законов движения клапанов. Они обеспечивают снижение модуля среднего давления проходов насоса в диапазоне режимов работы на 12 — 14 %, что способствовало снижению удельного полезного расхода топлива на 1,4 ÷ 2,2 г/кВтч. Изложенное позволяет сделать вывод, что использование обобщенного пошагового численного метода синтеза закона движения толкателя с верхней стойкой позволяет получить максимально эффективные характеристики газораспределения при наличии ряда ограничений.

© The Authors, опубликовано EDP Sciences, 2021

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал работа цитируется правильно.

Показатели текущего использования показывают совокупное количество просмотров статей (просмотры полнотекстовых статей, включая просмотры HTML, загрузки PDF и ePub, согласно имеющимся данным) и просмотров рефератов на платформе Vision4Press.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *